Les chercheurs de l'ITMO ont créé une surface qui peut transformer du verre normal en une surface intelligente. Cette technologie peut être utilisée dans la production d'écrans AR qui fournissent aux utilisateurs des informations supplémentaires sur ce qui se passe autour. La surface pourra également convertir l'énergie solaire en électricité. La recherche a été publiée dans Avis sur le laser et la photonique.

La solution innovante des chercheurs est un film mince à base de pérovskites aux halogénures, matériaux semi-conducteurs aux propriétés optiques et électroniques extraordinaires. Ces films sont abordables à produire, ils sont utilisés pour créer des LED et des cellules solaires avec des facteurs d'efficacité dépassant les technologies traditionnelles. Les pérovskites utilisées dans le projet peuvent transmettre environ la moitié de la lumière distinguée par l'œil humain. Cependant, ils réfléchissent trop de lumière ce qui nuit à leur transparence.

« Les films pérovskites sont mis en œuvre avec succès dans la production de LED. Nous voulons utiliser ces films pour créer des surfaces qui pourraient potentiellement être utilisées dans les écrans AR. Ils doivent être suffisamment transparents pour que les utilisateurs puissent les regarder à l'aise. En même temps, ils doivent émettre de la lumière pour afficher les informations nécessaires à l'écran, " explique Sergueï Makarov, chercheur principal à la Faculté de physique et d'ingénierie de l'ITMO.

Initialement, les films de pérovskite ont un coefficient de réflexion de 30%, ce qui signifie qu'ils ne transmettent pas environ un tiers de la lumière qui les pénètre. Des chercheurs de la Faculté de physique et d'ingénierie de l'ITMO et leurs collaborateurs de l'Université nationale de recherche universitaire de Saint-Pétersbourg de l'Académie des sciences de Russie ont créé une surface qui transmet autant de lumière que possible sans en refléter presque aucune. Il était également crucial de préserver les propriétés utiles du film afin que les utilisateurs qui les regardent n'aient pas l'impression qu'il y a une barrière devant leurs yeux.

Pour abaisser le coefficient de réflexion, les chercheurs ont dû modifier les films et les transformer en métasurface. Ils ont dû retirer une couche de pérovskite du film pour y graver un certain motif de nanoparticules. De cette façon, la surface interagit différemment avec la lumière. Le motif a été créé avec une précision nanométrique en utilisant la nanolithographie ionique.

"Lorsque nos collègues ont appliqué ces méthodes pour créer des nanostructures, ils ont remarqué que les zones exposées des métasurfaces sont devenues sombres et brûlées. Même s'il restait beaucoup de matériel, il n'a pas luminescent sous excitation ultraviolette. Pour résoudre ce problème, nous avons appliqué la vapeur de solution de sel d'alcool à la surface de la pérovskite, ce qui nous a permis de restaurer rapidement les propriétés du matériau. Par exemple, nous avons augmenté sa luminescence et diminué son coefficient de réflexion grâce à cette méthode, " explique Tatiana Liashenko, un doctorat étudiant à la Faculté de Physique et de Génie.

Selon Kseniia Baryshnikova, le premier auteur de l'article, les chercheurs ont pu déterminer les paramètres géométriques sous lesquels les nanoparticules de pérovskite peuvent interagir avec la lumière dans une large gamme du spectre solaire.

"Ainsi, la majeure partie de l'énergie suit la direction de la lumière. Le reste est absorbé par la pérovskite et transformé en photoluminescence. Par conséquent, nous obtenons une métasurface antireflet hautement transparente avec des propriétés actives. Nous prévoyons maintenant d'implémenter notre solution dans des dispositifs optoélectroniques, " conclut Baryshnikova.